高速列车夹芯地板结构隔声特性研究

采用传递矩阵法,建立高速列车内地板的声学特性分析模型,探索不同三明治夹芯板材料和结构对高速列车内地板隔声特性的影响,并根据内地板结构的传递损失评价具有不同参数的三明治夹芯板的隔声性能。通过不同的表层材质（木材、铝材、钢材）、厚度和蜂窝夹层密度,进行了内地板隔声量变化规律的分析和比较。探寻拟定隔声性能优越的三明治夹芯板材料类型和结构型式。结果表明,（1）表层夹板厚度一定,钢材作为表层材料,内地板隔声量最好,其次是铝材,最后是木材;（2）表层厚度影响,木材夹层板,厚度每增加1 mm,各个频段隔声量增加1 dB ～1.5 dB。铝材夹层板,厚度每增加1 mm,各个频段隔声量增加1 dB ～3 dB。钢材夹层板,厚度每增加1 mm,各个频段隔声量增加1 dB ～5 dB;（3）蜂窝板密度降低一半,内地板隔声量有增加趋势,但影响较小。     

敷设阻尼加筋外地板结构振动声辐射特性研究

结合声学分析软件建立高速列车加筋外地板结构有限元模型,研究阻尼材料对加筋外地板声辐射特性的影响,并探究面板厚度、结构阻尼系数和阻尼材料对外地板隔声量的影响。研究结果表明:敷设阻尼层能够有效抑制外地板的声辐射,但不是越厚越好;增加面板厚度及结构阻尼系数能够提高外地板的隔声量;阻尼层厚度存在临界值,此时外地板隔声量最大。加筋外地板敷设树脂类阻尼且增大结构阻尼系数,声学性能较理想。     

高速列车阻尼喷涂式铝型材减振降噪特性试验

为探究某种阻尼材料对高速列车铝型材地板的减振降噪效果,以波纹状铝型材为基板,先后对其喷涂厚度为2 mm和4 mm的阻尼层,并在隔声室中进行空气声隔声及结构振动声辐射的测试及比对分析。结果显示,随阻尼层厚度的增加,铝型材的空气声隔声效果增加,尤其在500 Hz之后的中高频段;其中,2 mm阻尼层能在铝型材裸板的基础上使计权隔声量提高4.5 dB,阻尼层厚度增至4 mm,计权隔声量再提高2.4 dB。在100 Hz ～250 Hz,2 mm阻尼层对降低铝型材的振动声辐射水平起反作用,而4 mm阻尼层能够起到一定作用;在315 Hz ～400 Hz,阻尼层厚度对其振动声辐射几乎没有影响;500 Hz以上,随阻尼层厚度的增加,铝型材振动声辐射水平大大降低,其中,500 Hz、1 250 Hz和3 150 Hz 三个频段的降低量最为显著。     

内前围隔音垫隔声性能研究

发动机噪声是汽车主要噪声源,内前围隔音垫是发动机噪声向乘员舱传递路径中最重要的声学零部件。参照混响室-消声室法隔声测试原理,在LMS Virtual.lab中建立EVA+PU形式的内前围隔音垫平面件隔声性能仿真分析计算模型,仿真分析计算结果与试验测试结果在315~2 000 Hz频率范围内相差0.5~2.0 dB,总体满足工程要求。利用仿真分析方法和模型,对12种内前围隔音垫隔声结构的隔声量进行了计算,并计算了隔声效率,结果显示EVA厚度选取2.5 mm,PU材料密度选取50 kg/m~3时,隔声效率最大,可作为内前围隔音垫隔声结构的设计方案,内前围零件隔声量实验测试结果验证了这一结论。     

常用墙体隔声性能的影响因素及改进措施

墙体空气声隔声性能对室内声环境的舒适程度具有决定性的影响,如何对常用墙体构造进行隔声性能优化,是高品质建筑室内声环境设计的重要工作。文中采用现场测试和COMSOL Multiphysics 5.5计算软件模拟的方法,研究了常用墙体在不同频段下的空气声隔声性能。结果表明,墙体隔声性能的变化趋势符合墙体的质量定律分析,隔声量与墙厚度、面密度之间具有较好的线性关系,计权隔声量随厚度、面密度的增加而增大;墙体隔声性能的优化不宜盲目增加墙体厚度,而是要根据墙体构造的特点和所处的噪声频段进行优化,在混凝土墙体中添加0.3%的聚丙烯纤维和0.5%的聚氨酯吸声材料后,墙体计权表观隔声量可提高1~2 dB,在多孔砖或砌块类的孔洞中填充密度为31.5 kg·m^-3的岩棉,墙体计权表观隔声量可提高4 dB,将轻钢龙骨的单位长度质量从0.82 kg·m^-1增加至1.23 kg·m^-1,石膏板的厚度从12 mm增至15 mm时,墙体计权表观隔声量可提高2~3 dB。     

高速列车铝型材外地板减振降噪特性分析研究

基于统计能量分析方法并结合声振分析软件VA One,建立铝型材外地板的声学仿真预测模型,计算分析约束阻尼层厚度对型材的隔声量、声辐射系数的影响,以及结构平均隔声量和计权隔声量的变化趋势。计算结果表明：改变约束阻尼层的厚度,在低频区对结构减振降噪性能的影响较小;对高频区的影响较大,增加约束阻尼层的厚度对型材减振降噪的性能并不总是起着积极作用,当其厚度到达一定值时,反而会使型材向外辐射噪声的能力增强。平均隔声量和计权隔声量均随着约束阻尼层厚度的增加而增大,且计权隔声量大于平均隔声量。     

高速列车侧墙铝型材降噪研究

建立高速列车侧墙铝型材隔声与声辐射预测模型,将仿真值与实验值进行对比分析,验证模型的有效性。通过改变上、下蒙皮厚度的配比和筋板倾角,探究其对侧墙铝型材隔声及声辐射性能的影响。研究结果表明:在原有结构基础上,上蒙皮增加1 mm,下蒙皮减小1 mm,能够使结构计权隔声量提升1.9 dB;筋板倾角增加5°可使结构计权隔声量增加0.9 dB;蒙皮厚度及筋板倾角的改变均不能有效降低结构的声辐射水平。研究结论可为高速列车侧墙铝型材的降噪优化提供数据借鉴。     

聚氨酯弹性体隔声性能的研究

研究了损耗因子、厚度和填料对聚氨酯弹性体隔声性能的影响．结果表明：在相同频率下材料的损耗因子大，隔声性能好；由于在低频下材料的特性阻抗与水的特性阻抗失配严重，其隔声量较高频时大．材料的隔声量随着厚度的增加而增加，但在低频下，当厚度增加到40mm以后，隔声量随厚度的增加而变化得很缓慢，且不符合厚度每增加一倍，隔声量增加6dB这一规律．片状填料的加入提高了材料的隔声性能，该填料在5％～25％之间时，其含量对隔声性能影响较小。     

碳纤维车体地铁列车车内噪声分析

碳纤维材料在减重、强度、可设计性等多个方面具有巨大优势,在轨道交通领域有很大的应用前景。针对国内一种新型碳纤维车体地铁列车,基于试验方法,对比分析碳纤维车体和铝型材车体的车内噪声差异、关键部件的声振特性差异;通过建立车内噪声仿真分析模型,分析碳纤维车体隔声和振动对车内噪声的影响,进而探讨碳纤维车体在轻量化和声学性能优化上的相关问题。研究结果表明:碳纤维车体的车内噪声比铝型材车体的车内噪声高1.6 dB(A);碳纤维车体地板的隔声量比铝型材地板低3 dB,振动加速度级比铝型材地板高3 dB;碳纤维车厢的车内噪声主要受到地板隔声影响;在碳纤维地板上增加5 mm隔声垫可使得其隔声量与铝型材地板相近,此时碳纤维车厢仍可减重20%,但车内噪声则和铝型材车体相当。相关研究成果可以为地铁列车的轻量化设计提供参考。     

约束型复合阻尼隔声板的隔声性能及其应用研究

约束型复合高阻尼隔声板具有良好的隔振、隔声性能,特别适用于对隔声结构的厚度有苛刻要求的场合。对影响约束型复合高阻尼隔声板主要结构参数的研究,有利于指导其设计、制造和应用选择。根据对约束型复合高阻尼隔声板隔声计算模型的计算与实验表明,当隔声板的面积减小时,其低频隔声量会随之增加;当隔声板阻尼层的厚度等量递增时,其隔声量也近似等比例地提高;当面板材料的弹性模量较小时,隔声板的低频和高频的隔声量都会变差;当隔声板阻尼层剪切模量较高时会导致隔声量偏低。     

基于统计能量法的单双层玻璃窗隔声量分析

根据统计能量法（SEA）的基本原理,给出相关参数、运动方程以及功率平衡方程的表达式。进而在等厚度的单、双层玻璃窗隔声模型中,采用SEA对其隔声性能进行分析。结果表明：在125 Hz～4 000 Hz频率范围内,单、双层玻璃窗模型的预报隔声量与实测数据的误差分别在3 dB和7 dB以内（临界频率除外）,边框有吸声处理的双层玻璃窗较单层玻璃窗的平均隔声量高13 dB左右;在500 Hz～4 000 Hz范围内,空气层的厚度每增加50 mm,双层玻璃的隔声量相应提高1 dB。     

喷涂阻尼厚度对车轮振动声辐射的影响

在列车车轮表面喷涂阻尼材料可以降低车轮振动声辐射,通过试验调查喷涂阻尼厚度对其减振降噪性能的影响。在半消声室进行对比试验,测试了斜曲型辐板车轮在无阻尼、喷涂1 mm和2 mm情况下的振动声辐射,和双S型辐板车轮在无阻尼、喷涂1 mm和4 mm阻尼下的声辐射。测试结果表明：对于斜曲型辐板车轮,2 mm阻尼层对车轮的减振区域和减振量均优于1 mm阻尼层,在径向和轴向激励下,1mm阻尼层降噪量分别为2.0 dB(A)和1.0 dB(A);对于双S型辐板车轮,在径向和轴向激励下,1 mm阻尼层降噪量分别为1.9 dB(A)和1.1 dB(A)。对于这两种辐板形式车轮,阻尼层增厚,降噪效果均增加。对于斜曲型车轮,在径向激励下阻尼具有更好的降噪效果,对于双S型车轮,在径向激励和轴向激励下阻尼降噪效果近似相同。     

住宅浮筑楼板撞击声改善量试验

弹性材料应用于浮筑隔声楼板中,对于优化改善住宅楼板的撞击声隔声性能有重要意义,其中弹性减振层和浮板质量层的优选是关键技术措施。以发泡橡胶减振垫板和聚氨酯泡沫板为对象,试验、分析了其在不同加载方式下的测试厚度、动态刚度、共振频率、阻尼比等主要性能参数。然后以钢筋混凝土住宅分隔楼板为例,分别以发泡橡胶减振垫板和聚氨酯泡沫板作为弹性减振垫层,浇筑成型不同厚度的浮筑隔声楼板结构,测试其在不同厚度、不同作用时间下的撞击声压级及其变化规律,对比分析了其对住宅楼板撞击声改善量的影响。     

不同阻尼形式对车轮振动声辐射特性的影响

轮轨噪声是列车主要噪声源之一,而车轮振动声辐射是轮轨噪声的重要组成部分。施加阻尼措施能够有效地降低车轮的振动及声辐射。根据轮轨滚动噪声理论,采用有限元-边界元方法,建立标准车轮以及对应阻尼车轮有限元、边界元模型,以等效轮轨粗糙度作用力为激励,研究施加喷涂阻尼和约束阻尼后车轮振动声辐射特性,调查了不同厚度（1 mm ～5 mm）阻尼对车轮减振降噪效果的影响。数值计算结果表明：在轮轨等效粗糙度名义滚动圆接触点径向激励下,采用喷涂式阻尼处理,当材料厚度为2 mm时,降噪效果达到最佳,与标准车轮相比降低2 dB(A)。采用层状约束型阻尼处理,约束层固定为1 mm时,当阻尼层为2 mm,降噪效果最好,与标准车轮相比降低3 dB(A)。     

加强筋截面类型对轨道车辆板件结构隔声影响研究

针对轨道车辆轻量化设计后可能带来的隔声性能降低问题,研究不同截面加强筋铺设对板件隔声性能的改善效果。基于混合有限元-统计能量分析(Hybrid FE-SEA)方法建立轨道车辆加筋板结构隔声特性预测分析模型,系统分析T型、L型、I型和矩形加强筋截面类型对板件隔声性能的影响。研究结果表明,加筋板的刚度和1阶固有频率皆比均质板大,且随加强筋厚度的增大而增大;当加强筋厚度恒定时,T型加筋板的刚度和1阶固有频率最大,L型加筋板次之;敷设厚度15 mm的加强筋,板件的隔声性能最佳;当加强筋的质量、厚度、腹板面积及尺寸、翼板面积相等时,各类型加筋板的计权隔声量Rw差异不大;板件加筋后,刚度控制区的隔声量增幅3 dB~17 dB,1 250 Hz~4 000 Hz中高频段的隔声量增幅1 d B~6 d B。综合分析可知,以计权隔声量为评价标准时,在加强筋质量、腹板面积、翼板面积及尺寸相等时,敷设厚度15 mm加强筋,板件的隔声性能最佳,Rw较均质板可提高1.4 dB~1.5 dB,而加强筋厚度恒定时,T型和L型加筋板的刚度又最佳。相关研究成果可为轨道车辆板件结构加筋优化提供设计参考。     

轨道车辆车内声场仿真及声品质优化

以上海轨道交通九号线为例,对车内噪声进行现场测试,测量车厢结构参数并建立有限元模型,采用Actran软件进行声学仿真,并使用A计权声压级和特征响度两个主要的声品质客观评价参量验证仿真的结果,随后提出声品质优化方案,使车内声压级降低5 dB,特征响度总体下降,总响度值降低1.26 sone,对提高车内声品质和改善车内声场环境具有一定的参考价值。